Испарительное охлаждение

Сущность испарительного охлаждения (рис. 34) заключается в охлаждении конструктивных элементов печей химически очищенной водой, причем отводимая от конструктивных элементов теплота затрачивается на испарение воды.

Рис. 4. Схема испарительного охлаждения:

1 - теплообменная поверхность; 2 - циркуляционный насос;

3 – подпиточный насос; 4 – барабан

Охлаждаемые элементы присоединены двумя трубами к барабану-сепаратору, в котором пар отделяется от воды. Возможно применение естественной и принудительной циркуляции воды. Отводимая теплота используется на производство пара в количестве, кг/с,

, (15)

где Q - отводимое количество теплоты; i˝ и i_пв - энтальпии насыщенного пара и питательной воды, кДж/кг.

Испарительное охлаждение имеет следующие преимущества:

1. Уменьшение расхода воды.
2. Использование химводоподготовки и уменьшение накипеобразования обеспечивает более низкое значение температуры охлаждаемых стенок.
3. Полезно используется теплота, отведенная от агрегата.

Рис.5 . Влияние накипи на эффективность испарительного охлаждения

Тепловосприятие поверхностей: в доменной печи достигают 500 кВт/м², в мартеновской 800 кВт/м², в нагревательных печах до 70 кВт/м². Столь высокие значения тепловых потоков обусловлены интенсивной радиацией высокотемпературного факела, расплавленных масс металла и шлака.

Температура охлаждаемой стенки определяется как

. (16)

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде приблизительно равен кВт/(м²×К). При отсутствии накипи, толщине стенки м и при коэффициенте теплопроводности стали Вт/(м×К) комплекс , а температура стенки при кВт/(м²×К) превысит температуру теплоносителя на . При появлении накипи толщиной в 1 мм и при теплопроводности накипи Вт/(м×К) превышение температуры стенки над температурой теплоносителя составит уже . Таким образом, слой накипи даже в 1 мм может привести к пережогу труб либо кессонов.

Стойкость подверженной наибольшему тепловому воздействию поверхности кессона можно повысить за счет создания на наружной поверхности кессона гарнисажного слоя. Для этого используют предварительно ошипованные кессоны, с использованием огнеупорной набивки между шипами; теплопроводность такого слоя составляет λ = 1-5 Вт/(м²×К).